Thèse de Génie Industriel École doctorale Organisation Industrielle et Systèmes de Production Co-évolution et conception intégrée de produits Modèle et support de l’activité de conception Pierre Lonchampt Dir. : D. Brissaud et G. Prudhomme Laboratoire 3S Grenoble, le 29 juin 2004

Situation initiale problématique : Introduction La conception… … Activité créatrice qui, partant des besoins exprimés, des moyens existants et des possibilités technologiques, aboutit à la définition d’un produit satisfaisant ces besoins et industriellement réalisable [NF L 00-007] Situation initiale problématique : Besoins Contraintes Situation objective : Définition En macro : résolution de problème 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Le problème de conception Introduction Le problème de conception Complexe [Maier, Visser, Reiman…] Mal défini/structuré [Simon] Ouvert [Fustier, Beguin] Activités de conception Résolution de problème Cadrage, construction du problème (framing/setting [Schön, Nidamarthi]) Evaluation [Bonnardel, Blanco, Poveda] Insister clarifier le complexe Bien dire que c’est le deuxième point qui explique le MACRO Importance de l’évaluation : cf définition, qui satisfait et réalisable 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Le processus de conception Introduction Le processus de conception Définition d’une solution Construction du problème de conception Identification et construction de liens entre problème et solution Objectifs Rationaliser, tracer, expliciter La mise en œuvre du processus de conception La construction, l’identification Notion de sujet d’étude, Question de recherche qui introduit le cœur de notre problématique Car du fait des points soulevés juste avant, ces « choses » sont mal connues, pas énormément étudiés comme celles qui sont problem/solving CAUSALITE, PAS TRIVIAL NOTION DE QUESTION DE RECHERCHE 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Introduction Problématique Modèle de l’activité de conception Support de l'activité de conception Conclusions, perspectives et discussions 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Un nouveau paradigme industriel, l’Ingénierie concourante. Problématique Un nouveau paradigme industriel, l’Ingénierie concourante. La conception devient [Parsaei] [Ishii] Parallèle exécution des tâches Simultanée aspects, étapes du cycle de vie Parallélisation des tâches.%ancien paradigme, juxtaposition, relations contractuelles, Simultanéité : outre des tâches (on retouve le parallèle) : naissance de l’intégration Collaboration = intégration des acteurs C’est ce contexte qui « initie, crée » la problématique globale à laquelle nous nous attachons : la CONCEPTION INTEGREE Collaborative métiers, cultures, logiques d’action… 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Processus collaboratif Problématique Processus collaboratif Atteinte d’un but commun Co-ordination Tâches, ressources Co-opération Engagés dans une action collective Dans le contexte choisis : collaboratif 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Décrire et comprendre ces mécanismes Problématique Co-opération Action collective porte sur La définition de la solution, sa représentation Une expression du problème partagée Une formalisation des liens entre problème et solution L’évaluation de la solution Rationaliser Expression, formalisation, évaluation Décrire et comprendre ces mécanismes Supporter, aider leur mise en oeuvre But commun : atteindre l’état but, la situation objective, i.e. ce qui fait de la conception une résolution du problème « en macro » Coop nécessairement sur la solution conçue… et aussi sur le problème, car il participe à la définition du but cf. définition : satisfait, réalisable… Problématique : double….plan 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèle de l’activité de conception Introduction Problématique Modèle de l’activité de conception Support de l’activité de conception Conclusions, perspectives et discussions 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Les modèles de la littérature Proposition d’une classification : [Méthodes de conception, études descriptives, sciences cognitives…] Proposition d’une classification : Phases Domaines Activités Modèle du processus….juqu’à modèle de l’activité On descend les axes plus ou moins correlés du global/détail et du prescriptif/descritpif 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèles (phases) : descriptifs et prescriptifs (méthodes) Découpage temporel Écriture/décomposition du problème Résolutions successives des sous-problèmes Découpage des niveaux (abstraction, détail) de définition de la solution Évaluation selon le schéma spécification/génération/évaluation [Ulrich et Eppinger] Miroir du modèle INDUS (c’est pas la même chose) Les deux découpages sont correlés Varieté entre les modèles mais ca c les points communs… 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèles (domaines) Descriptifs et prescriptifs (méthodes) Processus (et) produit décrits par un ensemble de domaines-espaces-mondes Découpages d’un ou plusieurs axes explicites autres que le temps Points de vue, X, métier… Abstraction, justification, détail… Conception Évolution des domaines Transformation […] des éléments d’un domaine en éléments d’un autre domaine [Andreasen] [Yannou] 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèles (activités): descriptifs Découpage temporel plus fin Pas de séquence Écriture du problème, évaluation 0, 1 ou plusieurs activité(s) 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Caractéristiques cognitives de l’activité de conception Modèle [Darses] [Blanco] Caractéristiques cognitives de l’activité de conception Planification hiérarchique / opportuniste des activités [Visser] Intégration des points de vue : simultanéité des domaines [Darses] Mécanisme de l’évaluation [Blanco] Émergence d’un critère Lien problème/solution Emergence : le critère n’est pas préexistant à l’évaluation, et encore moins à la solution 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Problème écrit, décomposé a priori ? Construction du problème = Modèle Problème écrit, décomposé a priori ? Construction du problème = 1 domaine ou + ? Découpage a priori ? 0, 1 activité ou + Évaluation : Spécifier / générer / évaluer Évaluation = 1 domaine ou + ? Évaluation = 1 activité ou + Planification hiérarchique et points de vue successifs Séquence, ordre ? Successif ou simultané ? Uniquement descriptif Aucune planification Points de vue successifs Bien faire sentir les différences Hiérarchique/ opportuniste Sequentiel/Integre Activités : granularité trop fine Domaines : métiers…??? % Darses Que chosiir, diversité : comment comprendre cette diversité ? 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Situation initiale problématique : Modèle Un processus de conception multidimensionnel Temps Découpage 1 Découpage 2 Niveau définition Niveau détails Activités Domaines Phases P2 P1 D3 P3 D2 P2 P1 D3 P3 D2 P2 P1 D3 P3 Un modèle co-évolutif Définition de la solution Expression du problème Situation initiale problématique : Besoins Contraintes Situation objective : Définition Bien expliquer le découpage P/S 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèle co-évolutif Points de vue : temps et problème/solution 2 domaines, 4 activités Expression, définition : communes et partagées Définition de la solution Expression du problème Conjecture Définition Évaluation Reformulation Bien reexpliquer le découpage Distinction par rapport au generate au problem setting/framing : o,n a aussi E Temps Activités 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Modèle Validation et illustration Utilisation d’un corpus écrit [DPW94], [CROSS et al.] 3 concepteurs Un produit pour transporter à VTT un sac à dos donné 2 heures de conception I K J Codage dialogues/activités R, E, D et …CD Expliquer le corpus Expliquer le codage : dialogues échangés Expliquer le CD Expliquer le CD Expliquer le CD : exprimé / individuel cognitif raisonnement 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Résultats Nature itérative du processus Modèle Résultats Nature itérative du processus Caractéristiques des différentes activités Activité Durée moyenne Proportion en temps total Reformulation 10 s 29.5 % Définition 9 s 27 % Evaluation 5 s 12.5 % Conjecture/définition 3 s 8 % Non codée 23 % Outre la validité du modèle (22%) paradigme co-évolutif…. On retrouve notre objectif : rationaliser R et E 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Un modèle co-évolutif Rationaliser Décrire et comprendre L’expression du problème L’évaluation Les liens problème/solution Itératif, opportuniste Évaluation et émergence Rationaliser Aider à, supporter la mise en œuvre de ces mécanismes Don’t la dynamique est itérative et oppprtuniste (encore plus, sans schéma) Donc on a compris, extrait la teneur, la rationnalité 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Support de l’activité de conception Introduction Problématique Modèle de l’activité de conception Support de l’activité de conception Conclusions, perspectives et discussions 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Aide, support à la conception Supporter la mise en œuvre des activités La reformulation du problème L’évaluation Formaliser, structurer Les éléments du problème de conception Les critères d’évaluation Les liens entre problème et solution Rationaliser : structurer : c’est pas si loin 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Exemples d’outils Le tableau de caractérisation des fonctions [Normes] Support Exemples d’outils Le tableau de caractérisation des fonctions [Normes] La maison de la qualité [AKAO] Dire que ces outlls sont proposés par les méthodes citées avant comme des modèles prescriptifs 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Support Les outils existants : Des formalismes différents pour des concepts similaires Peuvent être considérés indépendamment des méthodes Définition de la solution Expression du problème Liens d’influence entre solution et problème Ecriture du problème sous forme fonctionnelle, caractérisée Et c’est là qu’on va se servir de notre modèle !! Et de la compréhension qu’on en a tirée 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Les spécifications d’un outil, un formalisme et son usage Support Les spécifications d’un outil, un formalisme et son usage Fonctions : enregistrer, formaliser et restituer Les éléments mobilisés et émèrgents lors du processus de conception Les liens qui les unissent Indépendamment d’un schéma séquentiel Solution Classifier les éléments F(activité associée) F(outils existants) Une structure d’ objets Utiliser le formalisme des outils existants 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Structure d’objets Exemples Support Structure d’objets Premier niveau de classification : nature des activités Besoins, contraintes, drafts, caractéristiques, critère d’évaluation Second niveau de classification : propriétés des outils étudiés Pondération, corrélation, décomposition… Niveau de classification (1er deuxième) Pas exhaustif dans les propriétés !!! Exemples 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Usage et structure D’un “acteur dédié” … Outil Interface : Support Usage et structure D’un “acteur dédié” … Instancie directement les objets et liens correspondants Il choisit quelle(s) classe(s) et association(s) il instancie Observe, écoute, Affiche en fonction des règles paramétrées Paramètre les règles d’affichage Outil Modem Structure d’objets Interface : Affichage / saisie Bien introduire la strcuture : c pas encore fait dans l’exposé !!! 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Usage et structure … A une utilisation intégrée Outil Interface : Support Usage et structure … A une utilisation intégrée L’acteur instancie et l’outil affiche Outil Modem Structure d’objets Interface : Affichage / saisie L’acteur paramètre 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Synthèse : Support de l'activité de conception Premiers “niveaux” de conception Les concepts, la structure : Problème traité, le quoi ? Enregistrer/classifier/restituer la construction du problème et de ses liens avec la solution Permettre l’usage des outils existants dans une dynamique opportuniste Solution, le comment Structure d’objets Modem Interface / Formalisme On peut dire qu’on supporte la coopération sur (l’objet de la coopération est) l’usage des otuils existants pour construire le problème et l’évaluation 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Conclusions, perspectives et discussions Introduction Problématique Modèle de l’activité de conception Support de l’activité de conception Conclusions, perspectives et discussions 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Conclusion Un modèle co-évolutif Simple, complément domaines/activités Compréhension du processus de conception Apport théorique Les spécifications d’un support de l'activité de conception Supporte la coopération Construction d’un problème commun et partagé Evaluation (qui participe à cette construction) Participe à la mise en oeuvre des outils existants Cohérence entre les outils, les objets Dynamique itérative, démarche opportuniste Nous avons amené la rationnalité par…. Outils (méthodes) existants : problématique d’actualité 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

} Perspectives et questions ouvertes Validation Développement Conclusion Perspectives et questions ouvertes Validation Développement D’autres problématiques… Valeur, Décision, Design rationale SGDT, PLM, Modèles produits Coordination, Gestion de la conception } Validation : modèle, théorie (y’a ptetre LE MOT qui tue a trouver on dit qu’il marche, ben on est ptetre biaisé MEUNON RNTDJJJJJJJ Développement = augmenter les NIVEAUX de détail, d’abstraction…codage mais aussi synchrone/asynchrone, présentiel ou non… Liens avec d’autres domaines : dire que nous on s’appuie surtout sur les méthodes et modèles de conception (mais pas exhaustif) et un peu sur les sciences cognitives Indicateur de perf de la conception autre que le temps 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Merci de votre attention Thank you for your attention 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits

Matrice de décision - - + + ++ Position du sac Orientation du sac AV Harley AR Horiz Dev. Der. Vert. Attacher Solidité ? Facilité Temps <30s - Temps < ? Transporter Stable Confortable - + Se ranger Encombrement Plaire Forme sportive + Prix < 55$ Volume de vente 50 000 / an Sac existant Type de cadre Externe Vélo Type Presque tous les VTT et VTC ++ 29 Juin 2004 Pierre LONCHAMPT Co-évolution et conception intégrée de produits